RU2078825C1 - Method of sugar production from beet chip - Google Patents

Abstract

FIELD: sugar industry. SUBSTANCE: method involves beet chip treatment with sugar syrup up to pH = 10.6-11.0, saturation of chip mixture with solution up to pH = 7.5-8.0, its heating to 60-70 C followed by its feeding to bottom part of column extractor. Extraction process is carried out at its floating up to the upper part of extractor countercurrently to extractant. EFFECT: improved method of sugar production. 1 tbl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к сахарной промышленности, а именно к процессу обессахаривания свекловичной стружки. The invention relates to the sugar industry, and in particular to the process of sugarless beet chips.

Все известные современные способы экстракции сахара из свекловичной стружки основаны на противоточном процессе, в котором движение стружки навстречу экстрагенту осуществляется с помощью тех или иных механических транспортных средств, главным образом шнеков. С целью предотвращения чрезмерного измельчения стружинок и нарушения их омывания экстрагентом под механическим воздействием транспортирующих устройств прибегают к работе с грубой толстой стружкой длиной 12 15 м в 100 г, что влечет за собой удлинение времени экстракции, ухудшение качества и увеличение количества получаемого диффузионного сока. All known modern methods for the extraction of sugar from beet chips are based on a countercurrent process in which the movement of chips towards the extractant is carried out using various mechanical vehicles, mainly augers. In order to prevent excessive grinding of the chips and the violation of their washing with the extractant under the mechanical influence of the transporting devices, they resort to working with coarse thick chips 12-15 m long in 100 g, which entails lengthening the extraction time, deteriorating quality and increasing the amount of diffusion juice obtained.

Известен способ получения сахара из свекловичной стружки, предусматривающий ее предварительную обработку ионами кальция, содержащимися в водном растворе сахара, кальция при температуре ниже 15^oC и последующую противоточную экстракцию обработанной стружки водой в диффузионном аппарате [1]
Ближайшим техническим решением к предложенному является способ получения сахара из свекловичной стружки, включающий обработку стружки известкованным сахарным раствором, полученным путем смешивания известкового молока с диффузионным соком, и противоточное экстрагирование стружки водой в колонном экстракторе [2]
Недостатком известных способов является недостаточно высокое качество полученного сока и необходимость транспортирования стружки в колонном экстракторе при помощи механических устройств, что приводит к ее измельчению и тем самым к повышению содержания несахаров в соке. В известных способах нельзя проводить процесс с более тонкой стружкой.A known method of producing sugar from beet chips, providing for its preliminary treatment with calcium ions contained in an aqueous solution of sugar, calcium at a temperature below 15 ^o C and subsequent countercurrent extraction of the treated chips with water in a diffusion apparatus [1]
The closest technical solution to the proposed one is a method for producing sugar from beet chips, including processing chips with a lime sugar solution obtained by mixing lime milk with diffusion juice, and countercurrent extraction of chips with water in a column extractor [2]
A disadvantage of the known methods is the insufficiently high quality of the obtained juice and the need to transport chips in a column extractor using mechanical devices, which leads to its grinding and thereby to an increase in the content of non-sugars in the juice. In known methods it is impossible to carry out the process with finer chips.

Технический результат предложенного способа заключается в улучшении качества сока и возможности проведения процесса в колонном экстракторе без наличия транспортирующего устройства на тонкой стружке. The technical result of the proposed method is to improve the quality of the juice and the possibility of carrying out the process in a column extractor without the presence of a conveying device on thin chips.

Это достигается тем, что в предложенном способе получения сахара из свекловичной стружки, включающем ее обработку известкованием сахарным раствором и противоточное экстрагирование стружки водой в колонном экстракторе, обработку стружки ведут до pH 10,6 11,0 и смесь стружки с раствором сатурируют до pH 7,5 8,0, после чего ее нагревают до температуры 60 70^oC и процесс экстрагирования стружки проводят при ее всплывании в верхнюю часть экстрактора.This is achieved by the fact that in the proposed method for producing sugar from beet chips, including its treatment with liming with a sugar solution and countercurrent extraction of chips with water in a column extractor, the chips are processed to pH 10.6 11.0 and the mixture of chips and solution is saturated to pH 7, 5 8.0, after which it is heated to a temperature of 60 70 ^o C and the process of extraction of chips is carried out when it floats into the upper part of the extractor.

Способ поясняется технологической схемой, изображенной на чертеже. The method is illustrated by the technological scheme depicted in the drawing.

Способ получения сахара из свекловичной стружки заключается в следующем. A method of obtaining sugar from beet chips is as follows.

Свеклу изрезывают в тонкую стружку с сечением, не превышающим по линейным размерам 1,5 мм. Полученную стружку подают в смеситель 1, в котором проводят обработку стружки известкованным сахарным раствором до достижения pH 10,6 11,0. В качестве раствора используют диффузионный сок с введенным в него известковым молоком. В смесителе в результате воздействия на стружку гидроксида кальция она упрочняется и одновременно стерилизуется. The beets are cut into thin chips with a cross section not exceeding 1.5 mm in linear dimensions. The resulting chips are fed into the mixer 1, in which the chips are treated with a lime sugar solution until a pH of 10.6 to 11.0 is reached. As a solution, diffusion juice is used with lime milk introduced into it. In the mixer, as a result of exposure to the chips of calcium hydroxide, it hardens and is simultaneously sterilized.

Гидроксид кальция при диффузии вглубь стружки по механически вскрытым каналам укрепляет клеточные стенки, образуя прочный нерастворимый пектинат кальция. Проникая в наполненные клеточным соком вакуоли, гидроксид кальция проводит все те реакции осаждения, которые происходят на преддефекации диффузионного сока, выпадают в осадок нерастворимые соединения кальция с белком, в том числе с белками протоплазмы, разрушая ее и облегчая последующую диффузию сахара из клеток в экстрагент. Такие же соединения возникают с другими веществами коллоидной дисперсности клеточного сока жирами, сапонином и пр. Наконец, протекают реакции обменного разложения со щелочными солями органических кислот, образуя при этом малорастворимые соли кальция, выпадающие в осадок, и накапливая в клеточном соке гидроксиды калия и натрия. В таком же виде гидроксидов находятся и щелочные металлы известкованного сока, используемого для смешивания со стружкой. Calcium hydroxide during diffusion deep into the chips through mechanically opened channels strengthens the cell walls, forming a strong insoluble calcium pectinate. Penetrating into vacuoles filled with cellular juice, calcium hydroxide carries out all the precipitation reactions that occur during the predefection of diffusion juice, insoluble calcium compounds precipitate with the protein, including protoplasmic proteins, destroying it and facilitating the subsequent diffusion of sugar from the cells into the extractant. The same compounds arise with other substances of colloidal dispersion of cell juice by fats, saponin, etc. Finally, metabolic decomposition reactions occur with alkaline salts of organic acids, forming poorly soluble calcium salts that precipitate and accumulate potassium and sodium hydroxides in the cell juice. In the same form of hydroxides are alkali metals of lime juice used for mixing with chips.

Из смесителя 1 смесь стружки с известкованным соком подают в карбонизатор 2, где ее сатурируют диоксидом углерода до достижения pH 7,5 8,0. From mixer 1, the mixture of chips with lime juice is fed to carbonizer 2, where it is carbonated with carbon dioxide until a pH of 7.5 to 8.0 is reached.

Сатурация смеси до pH 7,8 8,0 переводит все гидроксиды в соответствующие гидрокарбонаты, причем гидрокарбонат кальция осаждает коллоидные вещества до конца. Поэтому сок в вакуолях клетки уже полностью свободен от несахаров, осаждаемых ионом кальция. Saturation of the mixture to a pH of 7.8 to 8.0 converts all the hydroxides into the corresponding bicarbonates, with calcium bicarbonate precipitating colloidal substances to the end. Therefore, the juice in the vacuoles of the cell is already completely free from nesugar precipitated by calcium ion.

Отсатурированную смесь насосом 3 подают в теплообменник 4, в котором ее нагревают до температуры 60 70^oC, в результате чего образовавшиеся гидрокарбонаты начинают разлагаться с образованием карбонатов и углекислого газа.The carbonated mixture is pumped to a heat exchanger 4 by a pump 3, in which it is heated to a temperature of 60–70 ^° C., as a result of which the formed hydrocarbonates begin to decompose to form carbonates and carbon dioxide.

Выделяющийся в вакуолях клеток свеклы газ накапливается в них, вытесняя сок, благодаря чему стружка превращается в пористую трефазную систему с плотностью меньшей, чем плотность окружающего раствора, и она начинает всплывать вверх. Газ, выделяющийся из окружающего раствора, также частично удерживается на поверхности стружки и также способствует ее всплытию. The gas released in the vacuoles of the beet cells accumulates in them, displacing the juice, so that the chips turn into a porous three-phase system with a density lower than the density of the surrounding solution, and it begins to float up. The gas released from the surrounding solution is also partially retained on the surface of the chips and also contributes to its ascent.

Сокостружечную смесь подают в колонный экстрактор 5, в котором процесс экстрагирования стружки водой проводят при ее всплывании в верхнюю часть экстрактора, из которой обессахаренная стружка жом при помощи устройства 6 выгружается из колонны. The shaving mixture is fed into a column extractor 5, in which the process of extracting chips with water is carried out when it floats into the upper part of the extractor, from which desugared chip by means of device 6 is discharged from the column.

Подъемная сила позволяет сформировать хорошо проницаемый, но не перемешивающийся слой стружки, движущийся вверх. Омывание слоя экстрагентом, движущимся вниз, обуславливает противоточность, близкую к идеальной. Обогащающийся сахаром экстрагент распределяется в экстракционном слое в соответствии с его плотностью, обеспечивая в каждом сечении максимально возможную разность концентраций сахара в стружке и экстрагента. С учетом малой толщины каждой стружинки высота экстракционного слоя во много раз меньше, чем в современных аппаратах с транспортными устройствами. Все вместе это интенсифицирует экстракционный процесс с малыми потерями сахара в жоме и низкой откачкой. The lifting force allows you to form a well-permeable, but not mixing layer of chips moving up. The washing of the layer with extractant moving down causes counterflow, which is close to ideal. The sugar-rich extractant is distributed in the extraction layer in accordance with its density, providing in each section the maximum possible difference in the concentration of sugar in the chips and the extractant. Given the small thickness of each chip, the height of the extraction layer is many times less than in modern devices with transport devices. Together, this intensifies the extraction process with low sugar losses in the pulp and low pumping.

Осажденные малорастворимые соли и соединения кальция остаются в тканях внутри стружки. Они еще более закрепляются в них образующимся при нагревании карбонатом кальция, который обволакивает их и ткани наподобие защитного панциря. Поэтому при экстракции получается очищенный сок, полностью свободный от несахаров, осаждающихся под воздействием иона кальция. Последние остаются в обессахаренном жоме, улучшая его кормовые свойства. Precipitated poorly soluble salts and calcium compounds remain in the tissues inside the chips. They are even more fixed in them formed by heating with calcium carbonate, which envelops them and tissues like a protective shell. Therefore, during extraction, purified juice is obtained, completely free of non-sugars, precipitated under the influence of calcium ion. The latter remain in sugarless pulp, improving its feed properties.

Экстракция осуществляется водой, подаваемой в верхнюю выгрузочную часть экстрактора. Полученный экстракт вместе с соком, подаваемым на смешивание в смеситель 1, отводится из нижней части экстракционной секции. Часть полученного сока направляется на известкование и смешивание со стружкой, остальная на последующие технологические операции. The extraction is carried out with water supplied to the upper discharge part of the extractor. The obtained extract, together with the juice supplied for mixing in the mixer 1, is discharged from the bottom of the extraction section. Part of the juice obtained is sent to liming and mixing with chips, the rest for subsequent technological operations.

Пример. Пробу свеклы с помощью корнерезки изрезывают в пластинчатую стружку шириной 2 мм и толщиной 1 1,5 мм, длина ее 100 г составляет 36 м. Отжатый из средней пробы стружки клеточный сок анализируют на содержание сухих веществ (СВ), сахара (СХ), доброкачественность (Дб) и pH. Example. A beetroot sample is cut with a root cutter into 2 mm wide plate shavings and 1 1.5 mm thick, its length is 100 g 36 m. Cell juice squeezed out from the average chip sample is analyzed for dry matter (CB), sugar (CX), and good quality (Db) and pH.

Пробу стружки заливают подогретой до 80^oC дистиллированной водой при соотношении 2 1, смесь выдерживают в водяной бане при 70^oC 10 мин, сливают сок, нагревают до 80^oC и заливают им новую порцию стружки при соотношении 2 1, выдерживают в водяной бане при 70^oC 10 мин, сливают сок, нагревают до 80^oC и заливают им новую порцию стружки при соотношении 2 1. Выдерживают в водяной бане при 70^oC 10 мин и сливают сок. Диффузионный сок, полученный известным способом, анализируют. Его показатели являются базой для сравнения.A chip sample is poured with distilled water heated to 80 ^° C at a ratio of 2 1, the mixture is kept in a water bath at 70 ^° C for 10 minutes, the juice is drained, heated to 80 ^° C and a new portion of the chip is poured with it at a ratio of 2 1, kept in a water bath at 70 ^° C. for 10 minutes, drain the juice, heat to 80 ^° C. and pour in a new portion of chips at a ratio of 2 1. The mixture is kept in a water bath at 70 ^° C. for 10 minutes and the juice is drained. The diffusion juice obtained in a known manner is analyzed. Its indicators are the basis for comparison.

В дистиллированную воду добавляют известь до щелочности 0,015 CaO, подогревают до 55^oC, смешивают со стружкой при соотношении 2 1 в течение 15 мин, после чего смесь сатурируют углекислым газом до pH 7,7 и нагревают до 70^oC. Всплывшую стружку отделяют от сока. Полученный разбавленный экстракт обрабатывают известью до щелочности 0,15 CaO и после охлаждения до 55^oC смешивают с новой порцией стружки при соотношении 2 1 в течение 15 мин и сатурируют до pH 7,7, после чего нагревают до 70^oC. Всплывшую стружку отцеживают от экстракта. Экстракт анализируют по тем же показателям. Суммарный расход извести на обработку стружки составляет 0,3 CaO к ее массе.Lime is added to distilled water to an alkalinity of 0.015 CaO, heated to 55 ^° C, mixed with chips at a ratio of 2 1 for 15 minutes, after which the mixture is carbonated with carbon dioxide to a pH of 7.7 and heated to 70 ^° C. Floating chips are separated from juice. The resulting diluted extract is treated with lime to an alkalinity of 0.15 CaO and, after cooling to 55 ^° C, is mixed with a new portion of chips at a ratio of 2 1 for 15 minutes and carbonated to pH 7.7, after which it is heated to 70 ^° C. Floating chips are filtered out from the extract. The extract is analyzed by the same indicators. The total consumption of lime for processing chips is 0.3 CaO to its mass.

Экстракт нейтрализуют известковым молоком до pH 9,2, фильтруют и анализируют. The extract is neutralized with milk of lime to a pH of 9.2, filtered and analyzed.

Средние результаты трех серий опытов приведены в таблице. The average results of three series of experiments are shown in the table.

Как видно, описанная обработка стружки обеспечивает подъем стружки в экстрагенте для организации противоточной экстракции с получением экстракта, свободного от компонентов, образующих с ионом кальция малорастворимые соединения и соли. As can be seen, the described chip treatment provides chip lift in the extractant to organize countercurrent extraction to obtain an extract free of components that form poorly soluble compounds and salts with calcium ion.

Claims (1)

Способ получения сахара из свекловичной стружки, включающий обработку стружки известкованным сахарным раствором и противоточное экстрагирование стружки водой в колонном экстракторе, отличающийся тем, что обработку стружки ведут до рН 10,6 11,0 и смесь стружки с раствором сатурируют до рН 7,5 8,0, после чего ее нагревают до 60 70^oС и процесс экстрагирования стружки проводят при ее всплывании в верхнюю часть экстрактора.A method for producing sugar from beet chips, comprising treating the chips with a lime sugar solution and countercurrently extracting the chips with water in a column extractor, characterized in that the chips are processed to pH 10.6 11.0 and the mixture of chips and solution is saturated to pH 7.5 8, 0, after which it is heated to 60 70 ^o C and the process of extraction of the chips is carried out when it floats into the upper part of the extractor.

Images